DE1565709B2 - Honwerkzeug zum elektrolyUschen Honen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Honwerkzeug zum elektrolytischen Honen mit einem Honwerkzeugkörper mit in radialer Richtung verstellbaren Honsteinen und mit in radialer Richtung verstellbaren Kathodenkörpern.

Ein derartiges Honwerkzeug ist Gegenstand der DT-PS 15 15 072, in der gefordert wird, daß die die Honsteine tragenden Elemente und die Kathodenkörper bei radialen Anstellbewegungen stets im gleichen Ausmaß bewegt werden.

Ausgehend von dem deutschen Patent 15 15 072, welches als älteres Recht anzusehen ist, liegt dem Erfindungsgegenstand die Aufgabe zugrunde, ein Honwerkzeug zum elektrolytischen Honen zu schaffen, mit dessen Hilfe die Stromstärke an den zu bearbeitenden Flächen in der jeweils erwünschten Weise einstellbar ist.

Diese Aufgabenstellung ergab sich auf Grund der Tatsache, daß, wie dies in der Zeitschrift »American Machinist/Metal Working Manufacturing«, 5. März 1962, S. 81 und 82, beschrieben ist, bei der Entwicklung des Verfahrens des elektrolytischen Honens eine Schwierigkeit darin gesehen wurde, ausreichend große Stromstärken pro Flächeneinheit zu erhalten. Dies beruhte darauf, daß bei den bekannten Konstruktionen keine geeigneten Stellmöglichkeiten für die Kathodenkörper vorgesehen waren, beispielsweise, wenn der Hauptkörper des Werkzeugs selbst als Kathode diente. Es gelang auch nicht, diese Schwierigkeiten dadurch zu überwinden, daß Honwerkzeuge aus leitenden Schleifmitteln verwendet wurden, durch welche ein Gleichstrom zu dem Werkstück geleitet wurde. Bei dieser Konstruktion erwies es sich nämlich als unmöglich, zwischen den Honsteinen und dem Werkstück eine Elektrolytschicht aufrechtzuerhalten, und ferner trat das Problem auf, daß die vom Werkstück abgetragenen Metallpartikel und der Schleifstaub zu Kurzschlüssen und Überschlägen zwischen den Honwerkzeugen und dem Werkstück führten.

Erfindungsgemäß wird nun die vorstehend genannte Aufgabe durch ein Honwerkzeug der eingangs beschriebenen Art gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kathodenkörper unabhängig von den Honsteinen in radialer Richtung verstellbar sind.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Kathodenkörper mit isolierenden Distanzhaltern versehen sind, insbesondere, wenn die Distanzhalter gegenüber den Kathodenkörpern einstellbar sind. Bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hon-Werkzeugs kann nämlich im Bereich der gegenüber dem Honwerkzeugkörper beweglichen Kathodenkörper ohne weiteres eine ausreichend hohe Stromstärke erzeugt werden, wobei durch die vorzugsweise alternierende Anordnung der Kathodenkörper und der Honsteine längs des Umfangs des Honwerkzeugkörpers das sich bei der Elektrolyse bildende Oxid sofort wieder entfernt wird, so daß die hohen Stromstärken, mit denen vorteilhafterweise gearbeitet wird, auch voll wirksam werden können.

Bei einer Honmaschine mit einem Honwerkzeug gemäß der Erfindung läßt sich zwischen den Kathodenkörpern und der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstückes ein vorbestimmtes Spiel von beispielsweise einigen hundertstel Millimetern einstellen, so daß sich bei vorgegebener Spannung eine definierte Stromstärke zwischen den Kathodenkörpern und dem als Anode dienenden Werkstück ergibt. Die eingestellten Betriebsverhältnisse können während des gesamten Honvorganges aufrechterhalten werden, da das Nachführen der einem Verschleiß unterliegenden Honsteine unabhängig von der Stellbewegung für die Kathodenkörper erfolgen kann. Da auf diese Weise ständig optimale Betriebsbedingungen aufrechterhalten werden können, läßt sich mit dem Honwerkzeug gemäß der Erfindung ein erheblich größerer Materialabtrag am Werkstück pro Zeiteinheit erzielen als bei den bisher bekannten Honmaschinen, so daß auch außerordentlich harte Metalle wirtschaftlich bearbeitet werden können.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit einer Zeichnung noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung des Arbeitsbereiches einer Honmaschine mit einem Honwerkzeug gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine perspektivische Darstellung eines Honwerkzeugs gemäß der Erfindung,

F i g. 3 einen Schnitt durch das Honwerkzeug gemäß F i g. 2 längs der Linie 3-3 in dieser Figur,
F i g. 4 einen Schnitt durch das Honwerkzeug gemäß F i g. 2 längs der Linie 4-4 in dieser Figur,

F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in F i g. 4,

F i g. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 in F i g. 3 in vergrößerter Darstellung,

F i g. 7 einen axialen Teilschnitt durch ein abgewandeltes Honwerkzeug gemäß der Erfindung,

F i g. 8 eine perspektivische Teildarstellung zur Erläuterung des Zusammenwirkens von Honwerkzeug und Werkstück,

' F i g. 9 bis 11 verschiedene Ausführungsbeispiele eines elektronischen Abstandsmeßgerätes für ein Honwerkzeug gemäß der Erfindung,

Fig. 12 einen Teilschnitt längs der Linie 12-12 in F ig. 11,

F i g. 13 einen Schnitt längs der Linie 13-13 in F i g. 12,

F i g. 14 einen Teilschnitt durch ein abgewandeltes Honwerkzeug mit Einrichtungen zum Hindurchleiten

eines Elektrolyten durch poröse Honsteine,

Fig. 15 einen Teillängsschnitt durch eine Werkstückfassung für eine Honmaschine gemäß F i g. 1,

F i g. 16 einen weiteren Teilschnitt durch die Werkstückfassung gemäß F i g. 15,

Fig. 17 eine Ansicht eines abgewandelten Honwerkzeugs,

Fig. 18 einen vergrößerten Teilschnitt durch das Honwerkzeug gemäß Fig. 17 längs der Linie 18-18 in dieser Figur,

Fig. 19 einen Teilschnitt längs der Linie 19-19 in Fig. 18,

F i g. 20 einen Horizontalschnitt längs der Linie 20-20in Fig. 18,

F i g. 21 eine schematische Darstellung eines Hydrauliksystems für die Betätigung des Spindelkopfes der Honmaschine gemäß F i g. 1 und

F i g. 22 ein Schaltschema einer elektrischen Steuerschaltung für die Honmaschine gemäß F i g. 1.

Das Honwerkzeug gemäß der Erfindung ist in Verbindung mit einer Honmaschine einsetzbar, wie sie Fig. 1 zeigt Die Honmaschine besitzt auf einem Maschinenbett einen portalartigen Aufbau mit einem Arbeitsraum zwischen den senkrechten Trägern des Aufbaus.

In dem Arbeitsraum befindet sich ein vorzugsweise durchsichtiges Werkstückgehäuse 15, in welchem ein Werkstück 16 in einer Werkstückfassung 17 gehalten ist. Das Werkstück wird mit Hilfe eines Honwerkzeugs 14 bearbeitet, das in üblicher Weise durch eine Werkzeugspindel (nicht dargestellt) der Honmaschine zu einer Drehbewegung mit überlagerter Auf- und Abbewegung antreibbar ist.

Einzelheiten einer bevorzugten Ausführungsform eines Honwerkzeugs gemäß der Erfindung sind in den F i g. 2 bis 6 dargestellt Das in diesen Figuren gezeigte Honwerkzeug ist für eine starre Befestigung an der Werkzeugspindel gedacht Es besteht jedoch auch die Möglichkeit das Honwerkzeug mittels einer geeigneten Kupplung schwimmend an der Werkzeugspindel zu befestigen. Außerdem kann auch das Werkstück 16 in einer geeigneten Werkstückfassung 17 schwimmend angeordnet sein. Dabei hängt es speziell von den zu honenden Werkstücken ab, ob eine feste oder eine schwimmende Verbindung zwischen dem Honwerkzeug 14 und der Werkzeugspindel gewählt wird. Bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel besitzt das Honwerkzeug 14 ein Unterteil 386 und ein Oberteil 385, welches ein verjüngtes oberes Teilstück 383 aufweist, das in das untere Ende des Spindelschaftes der in F i g. 3 angedeuteten Werkzeugspindel 13 eingreift und dort mit Hilfe einer Überwurfmutter 245 sowie eines Bundes 384 befestigt ist Das Honwerkzeug 14 umfaßt ferner einen Konusstab 388, der verschiebbar in einer Axialbohrung 387 des Oberteils 385 montiert ist. Wie F i g. 2 zeigt ist das obere Ende des Konusstabes 388 mit einem C-förmigen Kupplungsstück 389 versehen, das mit einem Kupplungsglied der Spindelanordnung zusammenwirkt Der Konusstab 388 umfaßt ferner einen Konus 390, der verschiebbar in einer Bohrung 391 im Unterteil 386 des Honwerkzeugs angeordnet ist, wie dies F i g. 3 zeigt Gemäß F i g. 5 ist der Unterteil 386 mittels Schrauben 394 und eines Paßstiftes 395 abnehmbar am unteren Ende des Oberteils 385 befestigt. Wie die Fig.3 und 5 zeigen, ist der der Einfachheit halber als Konus 390 bezeichnete Bauteil an seiner Umfangsfläche mit mehreren längs seines Umfangs verteilten Längsnuten 397 versehen, über die der Elektrolyt Austrittsöffnungen 398 des Unterteils 386 zuführbar ist. Wie aus den F i g. 2 und 3 deutlich wird, weist das Oberteil 385 des Honwerkzeugs 14 eine Reihe von Längskanälen 260 auf, die zur Zuführung des Elektrolyten über Durchlaßöffnungen 396 jeweils mit einer der Längsnuten 397 verbunden sind. Die Längskanäle 260 sind mit zugeordneten Längskanälen 259 in der Werkzeugspindel 13 verbunden.
Die Austrittsöffnungen 398, über die der Elektrolyt der Oberfläche des Werkstückes 16 zugeführt wird, verlaufen beim Ausführungsbeispiel unter einem rechten Winkel zu den Längsnuten 397, können jedoch, wie dies Fig.7 zeigt, auch schräg nach unten gerichtet oder in anderer Weise geneigt sein.

Wie aus Fig.4 deutlich wird, dient der Konus 390 dem Ausfahren der drei Honsteine 399, von denen jeder in einer üblichen Kunststoffassung angeordnet ist, die sich ebenso wie die Honsteine 399 abnutzt Im einzelnen werden die Honsteine 399 durch öffnungen 400 in der Seitenwand des Unterteils 386 ausgefahren und sind so angeordnet, daß ihre Fassungen 401 in Keilschlitzen 402 des Konus 390 liegen. Wenn der Konus 390 nach unten bewegt wird, werden die Honsteine 399 ausgefahren.

Wie F i g. 4 zeigt, besitzt das Honwerkzeug 14 mehrere Bohrungsmeßarme 406 zur Kontrolle des Abstandes zwischen der Außenfläche des Unterteils 386 und der zu honenden Werkstückfläche. Beim Ausführungsbeispiel sind im Konus 390 drei über seinen Umfang verteilte Längsnuten 407 vorgesehen, von denen jede einen Bohrungsmeßarm 406 aufnimmt. Wie am besten F i g. 4 zeigt ist jeder Bohrungsmeßarm 406 mit einem Lagerblock 409 verbunden, der in einer Ausnehmung 410 des Oberteils 385 um einen Gelenkzapfen 408 schwenkbar ist. Die Enden des Gelenkzapfens 408 sitzen in Bohrungen 409a des Oberteils 385. Die Lagerblöcke 409 sind mittels Schrauben 411 an ihren zugeordneten Bohrungsmeßarmen 406 befestigt Jeder Bohrungsmeßarm 406 besitzt ein unteres Endstück 412, das über ein Gelenk 413 an seinem Hauptteil angelenkt ist.

Wie F i g. 5 zeigt, besitzt der Unterteil 386 drei Längsnuten 415, die in Verlängerung der Längsnuten 407 des Konus 390 verlaufen. In jeder Längsnut 415 liegt ein am zugeordneten Bohrungsmeßarm 406 mittels Schrauben 416 befestigter langgestreckter Schuh 414, an dem mehrere im Abstand voneinander angeordnete Diamanten 417 einstellbar befestigt sind. Die Diamanten stehen über die Oberfläche des Schuhs vor und sind dazu vorgesehen, sich gegen die Oberfläche des Werkstückes 16 anzulegen, um zwischen diesem und der Oberfläche des Unterteils 386 einen vorgegebenen Abstand aufrechtzuerhalten. Statt Diamanten können auch Körper aus anderen Werkstoffen, beispielsweise aus keramischem Material, verwendet werden. Die Diamanten dienen als den elektrischen Strom nicht leitende und sich nicht abnutzende Distanzelemente. Der gewünschte Abstand zwischen den Schuhen 414 und den zugeordneten Bohrungsmeßarmen 406 kann mittels Schrauben 416 eingestellt werden. Die Einstellung des gewünschten Spalts zwischen Werkzeug und Werkstück erfolgt durch Einstellung der Diamanten 417 gegenüber dem sie tragenden Schuh 414. Wie aus F i g. 2 deutlich wird, ist jeder Schuh 414 mit dem Oberteil 385 des Honwerkzeugs 14 durch ein Kabel 420 verbunden, das einerseits am Schuh und andererseits mittels einer Schraube 421 am Oberteil 385 befestigt ist.

Gemäß Fig.4 weist das Honwerkzeug 14 ferner eine Verteilerhülse 423 auf, die am Oberteil 385 mit Schrauben 424 befestigt ist und die ein im Abstand vom Werkzeugkörper montiertes Teilstück umfaßt, um eine Ringkammer 422 zu bilden, durch die jedem der Bohrungsmeßarme 406 Druckluft zuführbar ist. Wie F i g. 3 zeigt, wird die Druckluft der Ringkammer 422 über einen Kanal 241 zugeführt, der mit einem Druckluftkanal 240 in der Werkzeugspindel 13 fluchtet.

Aus der Ringkammer 422 strömt die Druckluft durch einen Kanal 428 zu einer Düse 426, die in einem Düsenkopf 427 endet Jedem Bohrungsmeßarm 406 ist eine Feder 445 zugeordnet, die auf sein oberes Ende einwirkt und deren Federspannung mittels einer Stellschraube 466 einstellbar ist. Bei einem vorgegebenen Abstand zwischen dem Düsenkopf 427 und dem zugehörigen Bohrungsmeßarm 406 baut sich ein bestimmter Rückstau bzw. Druck in der Ringkammer 422 auf. Wenn der Bohrungsmeßarm 406 bei zunehmendem Durchmesser der Bohrung im Werkstück nach außen schwingt, bewegt sich sein oberes Ende nach innen, wodurch der Abstand zwischen dem Düsenkopf 427 und dem Bohrungsmeßarm 406 vergrößert wird. Dies hat zur Folge, daß der Druck in der Ringkammer 422 abnimmt, wobei die Druckabnahme gemessen und in ein elektrisches Signal umgesetzt werden kann, durch das ein Schalter zum Abschalten der Honmaschine betätigt werden kann. Die Druckabnahme in der Ringkammer 422 kann auch für eine Messung des Bohrungsdurchmessers verwendet werden, wobei dieser optisch oder durch ein Schaltsignal angezeigt werden kann. Eine entsprechende Meßvorrichtung zur Messung von Druckschwankungen in der Ringkammer 422, welche für Steuerzwecke geeignet ist, ist in der US-PS 30 59 381 beschrieben. Es versteht sich, daß die Druck-Schwankungen in der Ringkammer 422 auch mittels eines Wandlers gemessen werden können.

Die F i g. 9 bis 11 zeigen abgewandelte Distanzmeßeinrichtungen für das Honwerkzeug 14. Bei diesen Ausführungsbeispielen wird die Druckluft durch den Werkzeugkörper hindurch zu zwei oder mehr Luftdüsen geführt, die flexiblen Armen benachbart angeordnet sind, weiche an ausspreizbaren Schuhen befestigt sind. Die Schuhe liegen während des Honvorgangs unter leichtem Druck an der Innenwand der Bohrung 291 des Werkstückes 16 an. Die Länge kann größer oder gleich der Länge der Honsteine sein. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen werden die Schuhe unter der Wirkung der Zentrifugalkraft ausgefahren. Die flexiblen Arme ziehen die Schuhe beim Zurückziehen des Werkzeugs ein. Es versteht sich, daß die Schuhe auch mittels Federn nach außen gedrückt werden können.

Im einzelnen zeigt F i g. 9 einen Schuh 447 mit fest montierten Diamanten 455. Dieser Schuh erstreckt sich nach außen durch einen im Unterteil 386 des Honwerkzeugs 14 vorhandenen Schlitz 448. Auf der Rückseite jedes Schuhs 447 ist eine nach unten und innen geneigte Steuerfläche 449 vorgesehen, die mit dem abgerundeten Ende eines Ventilstabes 450 zusammenwirkt, der verschiebbar in einer Bohrung 451 eines Führungskörpers 452 montiert ist. Dieser Führungskörper befindet sich in einem entsprechenden Längsschlitz des Unterteils 386. Der Ventilstab 450 weist einen Ventilteller 453 auf, der mit dem Düsenende eines Druckmittelrohres 454 fluchtet, das den Kanal 441 enthält, dem die Druckluft in gleicher Weise zugeführt wird, wie dies oben beschrieben wurde. Wenn sich der Schuh 447 unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft nach außen bewegt, so bewegt sich der Ventilstab 450 nach unten und ein Spalt 456 zwischen dem Ventilteller 453 und der Düse am Ende des Kanals 241 verbreitert sich, was einen Druckabfall im Kanal 241 zur Folge hat. Dieser Druckabfall wird von einem Wandler gemessen und wie vorstehend beschrieben in ein elektrisches Signal umgesetzt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 ist ein in gleicher Weise ausgebildeter Schuh 457 vorgesehen, der auf seiner Außenseite fest montierte Diamanten trägt, die gegen die Wand der Bohrung 291 des Werkstückes 16 anliegen. Der Schuh 457 durchgreift einen Schlitz 458 des Unterteils 386 und ist mittels Schrauben 460 an einem Arm 459 befestigt, dessen dem Schuh abgekehrtes Ende an einem Tragteil 465, welcher Bestandteil des Werkzeugkörpers sein kann, mittels Schrauben 461 befestigt ist. Im Arm 459 ist eine Nut 462 vorgesehen, die als Gelenk wirkt. Gegenüber dem oberen Ende des Armes 459 ist einem vorgegebenen Abstand 464 eine Düse 463 angeordnet. Der Düse 463 wird über den Kanal 441 Druckluft zugeführt in ähnlicher Weise, wie dies bereits oben beschrieben wurde. Wenn der Schuh 457 nach außen bewegt wird, verringert sich der Abstand zwischen der Düse 463 und dem Arm 459, so daß sich im Kanal 241 ein Rückstau bzw. ein höherer Druck aufbaut, der vom Wandler gemessen und in ein elektrisches Signal umgesetzt wird.

Die Fig. 11 bis 13 zeigen Abstandsmeßeinrichtungen, die derjenigen gemäß Fig. 10 ähnlich sind. Der Unterschied zwischen den Anordnungen gemäß F i g. 10 und 11 besteht darin, daß die Düse 463 auf der Innenseite des Armes 459 angebracht ist, so daß an Stelle eines Druckabfalls ein Druckanstieg erfaßt wird. Wie F i g. 13 zeigt, ist das Unterteil 386 bei diesem Ausführungsbeispiel mit einem Längsschlitz 466 versehen, der mit Austrittsöffnungen 398 in Verbindung steht. Die mit Diamanten versehenen Schuhe 447 und 457 der Ausführungsbeispiele gemäß F i g. 9 bis 11 dienen gleichzeitig als Kathoden.

Bei dem in Fig. 14 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Honwerkzeugs 14 gemäß der Erfindung ist in dem Konus 390 zusätzlich ein Kanal 605 vorgesehen, dem von einer geeigneten Quelle ein Elektrolyt unter Druck zugeführt wird. Der Elektrolyt fließt aus dem Kanal 605 in eine langgestreckte Kammer 606, die mit einer Vielzahl von im Abstand voneinander angeordneten Kanälen 607 in den Fassungen 401 in Verbindung steht Die Honsteine 399 bestehen aus einem porösen Schleifmaterial, so daß der Elektrolyt infolge des aufgewendeten Druckes durch die Honsteine hindurchgedrückt wird und so an die Oberfläche des Werkstückes gelangt Die Honsteine 399 können dabei aus einem elektrisch leitenden oder isolierenden Schleifmaterial bestehen. Bei dem Honwerkzeug gemäß F i g. 14 wird der Elektrolyt außer durch die Honsteine auch durch die Schuhe 414 hindurchgeleitet Zu diesem Zweck ist im Konus 390 ein zweiter Kanal 608 vorgesehen, durch den der Elektrolyt unter Druck zu einer Vielzahl von im Abstand voneinander angeordneten Durchgängen gefördert wird, die sich durch, den Bohrungsmeßarm 406 und den Schuh 414 in Richtung auf die Werkstückoberfläche erstrecken. Die Durchgänge werden von Verbindungskanälen 609 bis 611 gebildet und können direkt durch den Schuh 414 hindurchgeführt werden, falls dieser nicht an einem mit einem Bohrungsmeßarm 406 versehenen Honwerkzeug montiert ist, welches natürlich wieder mehrere Schuhe besitzen kann.

Nachstehend soll nunmehr an Hand der F i g. 15 und

16 eine bevorzugte Ausführungsform einer Werkstückfassung für eine mit einem erfindungsgemäßen Honwerkzeug arbeitende Honmaschine näher erläutert werden.

Wie F i g. 1 zeigt, ist die Werkstückfassung 17 auf einem Gestell 221 montiert, welches an dem Maschinenbett 273 befestigt ist. Auf dem Gestell 221 ist eine Trägerplatte 220 mittels Schrauben 290 befestigt. Die Werkstückfassung dient der Halterung des Werkstükkes 16, welches in F i g. 1 ein Zahnrad ist, dessen Bohrung gehont w«rd. Es versteht sich, daß die Form der Werkstückfassung 17 von derjenigen des Werkstückes 16 abhängig ist. Die dargestellte Werkstückfassung 17 hält das Werkstück 16 so, daß die Bohrung 291 (Fig. 15) desselben konzentrisch zum Teilkreis des Zahnrades bearbeitet wird.

Wie F i g. 15 zeigt, weist die Werkstückfassung 17 eine Isoliermuffe 292 auf, die in einer Bohrung einer Nabe 293 konzentrisch mit der Bohrung 291 des Werkstückes 16 angeordnet ist. Die Isoliermuffe 292 verhindert einen Metallabtrag an der Werkstückfassung und kann aus jedem geeigneten isolierenden Werkstoff sein, beispielsweise aus Nylon. Die Isoliermuffe 292 ist an der Nabe 293 mittels Schrauben 294 befestigt und außerdem, wie dies aus F i g. 1 deutlich wird, in geeigneter Weise mit einem Abzugsschlauch 295 verbunden, der dazu dient, den durch die Bohrung 291 des Werkstückes 16 nach unten in das Werkstückgehäuse 15 fließenden Elektrolyten aufzunehmen und in einen Vorratsbehälter zurückzuleiten.

Wie aus den F i g. 1 und 16 deutlich wird, wird das Werkstück 16 in der Werkstückfassung 17 mittels zweier Steuerzahnräder 298, 299 in einer definierten Lage gehalten, die auf zwei vertikalen Zapfen 300 bzw. 301 drehbar angeordnet sind, welche an der Trägerplatte 220 montiert sind. In einer vertikalen Bohrung einer Platte 225 ist ein Verteilerring 302 mittels Schrauben 303 befestigt. In der Platte 225 ist hinter dem Verteilerring 302 ein Ringkanal 306 gebildet, dem der Elektrolyt unter Druck über nicht dargestellte Zuleitungen zugeführt wird. Aus dem Ringkanal 306 strömt der Elektrolyt durch öffnungen 307, die ungefähr unter einem Winkel von 5° angeordnet sind, in das Innere des Verteilerringes 302, wobei die Schräge der öffnungen 307 für eine gute Elektrolytverteilung zwischen dem Honwerkzeug 14 und dem Werkstück sorgt.

Wenn es erwünscht ist, kann auch ein zweiter Verteilerring in der Trägerplatte 220 nahe dem unteren Ende des Werkstückes 16 vorgesehen werden. Der zweite Verteilerring ist in F i g. 16 mit dem Bezugszeichen 309 bezeichnet und mit einer Elektrolytpumpe (nicht dargestellt) über einen Schlauch 308 verbunden, der an einen Kanal 308a angeschlossen ist Mehrere schräg angeordnete öffnungen 310 in der den Verteilerring 309 begrenzenden zweiten Isoliermuffe 392 dienen der Förderung des Elektrolyten unter Druck in Richtung auf das Werkstück 16.

Die Platte 225, weiche während des Honens an der Oberseite des Werkstückes 16 anliegt, um dieses in seiner Lage auf der Trägerplatte 220 zu sichern, ist zwisehen zwei Gabelarmen einer Gabel 317 mittels Schwenkzapfen um eine zur Zeichenebene in Fig. 15 senkrechte Achse schwenkbar. Die Gabel 317 ist an ihrem hinteren Ende mittels zweier senkrechter Stäbe 318 befestigt, die eine begrenzte Auf- und Abbewegung der Gabel 317 gegenüber der Trägerplatte 220 ermöglichen. Die Gabel 317 kann ferner geringfügig um einen senkrechten Schaft 319 geschwenkt werden, dessen unteres Ende in der Trägerplatte 220 befestigt ist und dessen oberes Ende eine Öffnung der Gabel 317 durchgreift. Der Schaft 319 trägt an seinem oberen Ende Muttern 320. Ferner ist der Schaft 319 von einer Druckfeder 321a umgeben, die zwischen der Trägerplatte 220 und der Gabel 317 angeordnet ist und letztere nach oben drückt. An der Unterseite der Gabel 317 ist ein Steuerkeil 322 befestigt, und zwar nahe den Stäben 318. Am rückwärtigen Ende einer horizontal vorwärts und rückwärts verschiebbaren Schieberplatte 323 ist ein vertikal angeordneter Steuerzapfen 321 montiert, der mit der Schrägfläche des Steuerkeils 322 zusammenwirkt, so daß eine Bewegung des Steuerzapfens 321 nach rechts (in F i g. 15) bzw. von der Werkstückfassung 17 nach hinten eine Schwenkung der Gabel 317 entgegen dem Uhrzeigersinn zur Folge hat und damit eine Abwärtsbewegung der Platte 225, welche gegen die Oberseite des Werkstückes 16 gepreßt wird.

Die Schieberplatte 323 hat einen Längsschlitz 324, durch den der Schaft 319 hindurchgreift. Die Schieberplatte 323 ist zwischen Führungsschienen an ihren Längsseiten, weiche mit der Trägerplatte 220 verschraubt sind, verschiebbar. Zum Bewegen des Steuerzapfens 321 nach vorn bzw. hinten ist ein Hebel 328 vorgesehen, der mit der Trägerplatte 220 über einen Schwenkzapfen verbunden ist und an seinem hinteren Ende mit einem Schlitz versehen ist, den der Steuerzapfen 321 durchgreift. Das vordere Ende des Hebels 328 ist am hinteren Ende einer in Längsrichtung verlaufenden Stellstange 331 angelenkt, deren vorderes Ende mit einem Gewinde 335 versehen ist, das eine öffnung in einem Tragarm 336 durchgreift. Auf das Gewinde 335 ist ein Handrad 338 aufgeschraubt, durch dessen Betätigung eine Bewegung des Steuerzapfens 321 im Sinne einer Festlegung bzw. Freigabe des Werkstückes 16 in der Werkstückfassung 17 herbeiführbar ist.

Durch eine geringfügige Änderung der Werkstückfassung kann das Werkstück während des Honens gedreht werden. Eine solche Drehung des Werkstückes ist erwünscht, wenn die Zahnstärke des das Werkstück bildenden Zahnrades ungleichmäßig ist. Eine Drehung des Werkstückes beim Honen setzt die von einer wechselnden Zahnstärke herrührenden Fehler in der Bohrung herab. Um dem Werkstück auch während der Drehung Strom zuzuführen, berühren Bürsten 226, 226a die Umfangsfläche der Zahnradnabe während der Rotation derselben. Wie die F i g. 15 und 16 zeigen, sind die beiden Bürsten in einem geeigneten Isolierblock 341 montiert, der an der Unterseite der Gabel 317 mittels Schrauben 242 befestigt ist. Die Bürsten 226 und 226a können durch Federn in Richtung auf das Werkstück 16 vorgespannt sein. Die Werkstückfassung 17 besitzt schließlich einen Anschlag 344 an der Oberseite der Trägerplatte 220.

Nachstehend soll an Hand der F i g. 17 bis 20 ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel für ein Honwerkzeug 14 gemäß der Erfindung näher erläutert werden. Bei diesem Honwerkzeug ist eine Bürstenvorrichtung 208# direkt am Werkzeug vorgesehen und nicht, wie bei den zuvor betrachteten Ausführungsbeispielen, an der Werkzeugspindel. Ferner ist bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel zur Zuführung des Elektrolyten auch kein Kanal in der Werkzeugspindel vorgesehen. Statt dessen wird der Elektrolyt aus einem Gehäuse 545 Durchgängen des Honwerkzeugs zugeführt, wie dies noch näher beschrieben wird. Schließlich wird auch die Druckluft für die Abstandsmeßeinrichtungen dem Werkzeug direkt zugeführt.

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Im Prinzip arbeitet das Honwerkzeug gemäß F i g. 17 bis 20 in der gleichen Weise wie die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele; die entsprechenden Bauelemente sind jedoch mit dem Zusatz »g« gekennzeichnet.

Am oberen Ende des Honwerkzeugs 14g ist gemäß Fig. 17 wieder ein Kupplungsstück 389g- vorgesehen, das mit einem Kupplungsglied der Werkzeugspindel zusammenwirkt. Ferner ist am oberen Ende des Werkzeugs t4g ein Gewinde 541 vorgesehen, über das das Werkzeug mittels eines Gewinderinges mit dem unteren Ende der Werkzeugspindel verbindbar ist

Wie F i g. 18 zeigt, dient das Gehäuse 545 der drehbaren Lagerung und Halterung des Honwerkzeugs 14g und wird während des Honvorganges selbst nicht gedreht. Ein Oberteil 546 des Werkzeugs 14g ist zu diesem Zweck im Gehäuse 545 durch im Abstand voneinander angeordnete Kugellager 547 und 548 gelagert. Außerdem ist der Oberteil gegen eine Längsbewegung relativ zum Gehäuse 545 durch einen Gewindering 549 gesichert Am oberen Ende des Gehäuses 545 sind Bürsten 209g mittels eines Ringes 550, eines weiteren Ringes 551 sowie mit Schrauben 544 und 552 befestigt. Der Oberteil 546 des Werkzeugs 14g ist hohl und enthält einen Zylinderkörper 553, der durch einen Stift 554 in seiner Lage gesichert wird. Wie Fig. 18 zeigt, ist ein Konusstab 388g verschiebbar in einer Axialbohrung im Zylinderkörper 553 montiert. Ein Konus 390g trägt die Honsteine 556, die sich durch Schlitze 557 hindurch in Richtung auf die zu honende Werkstückoberfläche ausfahren lassen, und zwar mittels am Konus 390g vorgesehener Schrägflächen 558, wenn letzterer über einen in üblicher Weise ausgebildeten Mechanismus in der Werkzeugspindel auf- und abbewegt wird. Die Bürsten 209^ werden von einer Ringfeder 212^ nach innen gedrückt.

Das Gehäuse 545 besitzt eine Einlaßöffnung 560, in die der von einer geeigneten Vorratsquelle gelieferte Elektrolyt hineinströmt. Der Elektrolyt durchfließt dann eine Ringkammer 561 und von dort aus getrennte Durchlässe 562, mit deren Hilfe in Längsrichtung angeordnete Längskanäle 563 in derselben Weise gespeist werden, wie dies beim ersten Ausführungsbeispiel der Fall war. Gemäß Fig. 19 und 20 wird der Elektrolyt durch Austrittsöffnungen 564 hindurch, die sich am Unterteil 565 des Werkzeugs 14g· befinden, zur Oberfläche des Werkstückes gefördert. Gemäß F i g. 18 hat das Werkzeug 14g ein Abstandsprüfgerät mit einem langgestreckten Meßarm 568, der neben einem festen oberen Endstück 570 eine Nut 569 aufweist. Das feste obere Endstück 570 ist am Zylinderkörper 553 mittels Schrauben 571 befestigt. Der Meßarm 568 ist in einem am Umfang des Zylinderkörpers 553 gebildeten Längsschlitz 575 angeordnet, wobei sich versteht, daß das Werkzeug t4g einen oder mehrere Meßarme aufweisen kann. Am unteren Ende des Meßarmes 568 ist ein Schuh 572 befestigt, der fest montierte Diamanten 581 trägt, an deren Stelle auch andere verschleißfeste und nichtleitende Elemente vorgesehen sein können. Die Diamanten könnten auch, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, einstellbar sein. Der Schuh 572 ist mit einer Schraube 573 am Meßarm 568 befestigt und ragt durch einen in der Wand des Unterteils 565 des Werkzeugs t4g vorgesehenen Schlitz 574 nach außen. Der Meßarm steht unter einer ihn nach außen drückenden Spannung.

Wie Fig. 18 zeigt, wird die Druckluft für das Abstandsmeßgerät über einen Rohrstutzen 576 zugeführt und gelangt über einen Ringkanal 577 in Düsenkörper 578, von denen jeweils einer einem Meßarm 568 zugeordnet ist. Jeder Düsenkörper hat eine Düsenbohrung 579, die an seinem inneren Ende in eine Düse 580 ausläuft. Wenn sich der Meßarm 568 bei zunehmendem Bohrungsdurchmesser nach außen bewegt, nimmt der Abstand zwischen der Düse 580 und dem Meßarm 568 ab, was einen Druckanstieg in der Luftzufuhrleitung zur Folge hat. Dieser Druckanstieg wird in der vorstehend beschriebenen Weise von einem Wandler in ein elektrisches Steuersignal umgesetzt. Die Ringkammer 561 und der Ringkanal 577 sind, wie dies aus F i g. 18 deutlich wird, mittels geeigneter Dichtungen 582 und 583 bzw. 583 und 584 abgedichtet.

Für die Betätigung des Spindelkopfes einer Honmaschine für ein Honwerkzeug gemäß der Erfindung hat sich ein Hydrauliksystem besonders bewährt, welches in F i g. 21 schematisch dargestellt ist. Der Spindelkopf, welcher die Werkstückspindel 13 trägt, ist im Inneren des Aufbaus der Honmaschine längs Führungsstangen in senkrechter Richtung hin- und herbeweglich und mit den Kolbenstangen zweier Hydraulikzylinder 63 und 64 verbunden, deren Zylinder am Maschinenbett der Honmaschine befestigt sind.

Die Steuerschaltung für die Hydraulikzylinder 63 und 64 umfaßt, wie F i g. 1 zeigt, einen Vorratsbehälter 70 für das Druckmittel sowie eine Pumpe 71, die von einem Elekromotor 72 angetrieben wird und das Druckmittel bzw. die Druckfüssigkeit aus dem Vorratsbehälter über eine Rohrleitung 73 zu einem Steuerventil 75 sowie einem Umsteuerventil 76 fördert. Im einzelnen fördert die Pumpe 71 die Druckflüssigkeit zu den Ventilen 75 und 76 durch Rohrleitungen 74, 77 und 78, während die Ventile 75 und 76 über Rückführleitungen 79 bis 81 mit dem Vorratsbehälter 70 verbunden sind. Das Umsteuerventil 76 ist ein hydraulisch betätigbares Vierwegeventil, das mit jeweils einem Ende jedes der beiden Hydraulikzylinder 63 und 64 über Rohrleitungen 84 bis 86 verbunden ist. Das Umsteuerventil 76 steht mit dem anderen Ende eines jeden Hydraulikzylinders 63, 64 über Rohrleitungen 87 bis 89 in Verbindung. Andererseits ist das Steuerventil 75 über Rohrleitungen 90 und 91 mit dem Umsteuerventil 76 verbunden, um dieses umzusteuern. Das Steuerventil 75 kann mechanisch mit Hilfe von Betätigungseinrichtungen 92 und 93 eingestellt werden, die an einem Steuerpult der Honmaschine zugänglich sind. Die Betätigungseinrichtungen 92 und 93 können ferner durch Schaltnocken betätigt werden, die längs einer Gleitschiene am Spindelkopf einstellbar sind. Wenn sich der Spindelkopf auf und ab bewegt, so betätigen die Schaltnocken die Betätigungseinrichtungen 92 und 93, wodurch das Steuerventil 75 umgestellt wird. Dies hat wiederum zur Folge, daß eine Umsteuerung des Umsteuerventils 76 erfolgt, über welches die Druckflüssigkeit den Hydraulikzylindern 63 und 64 zugeführt wird.

Der Hub des Spindelkopfes und damit des Honwerkzeugs wird während des normalen Betriebes durch die Lage der Schaltnocken bestimmt. Die Einstellung der Geschwindigkeit des Spindelkopfes kann durch Regelung der Förderleistung der Pumpe 71 bzw. der Drehzahl des Motors 72 erfolgen. Schließlich umfaßt die Hydrauliksteuerung ein Strömungssteuerventil 101, über welches die Leitung 74 am Ausgang der Pumpe 71 direkt mit der Rückführleitung 79 verbunden werden kann, wenn die Auf- und Abbewegung des Spindelkopfes gestoppt werden soll. Das Strömungssteuerventil 101 wird bei Erregung eines Magnetschalters 102 so

eingestellt, daß sich der Spindelkopf auf und ab bewegt.

Abschließend soll nunmehr die Arbeitsweise einer Honmaschine mit einem erfindungsgemäßen Honwerkzeug noch einmal im Zusammenhang beschrieben werden.

Wie F i g. 22 zeigt, erfolgt die Steuerung der Werkzeugspindel, des Elektrolytflusses und des elektrischen Stroms durch eine Steuerschaltung.

Vor Beginn eines Honvorganges befindet sich das Honwerkzeug 14 in seiner höchsten Stellung und seine Honsteine sind zurückgezogen. Wenn nun ein Startschalter 600 gedruckt wird, zieht ein Relais ICR an, dessen erste Kontakte ICRi darauf ebenfalls geschlossen werden. Hierdurch wird der Magnetschalter 102 im Hydrauliksteuerkreis erregt, wodurch bei laufendem Motor 72 die Auf- und Abbewegung des Spindelkopfes 12 eingeleitet wird. Wenn der Spindelkopf 12 zum ersten Mal seine tiefste Stellung erreicht, betätigt er einen Schalter 602, was zur Folge hat, daß ein Spindelrelais 2M erregt wird. Ferner führt das Schließen der ersten Kontakte iCRi dazu, daß ein Elektrolytrelais 3CR erregt wird, dessen Kontakte 3CRi daraufhin schließen, um eine Elektrolytförderpumpe 251 einzuschalten.

Beim Anziehen des Spindelrelais 2M werden dessen Kontakte 2Λ/1 und 2M2 geschlossen, wodurch ein Antriebsmotor 199 eingeschaltet wird, der die Werkzeugspindel in Drehung versetzt Gleichzeitig zieht ein Relais 2CR für einen langsamen Vorschub an, dessen Kontakte 2CRi und 2CR2 daraufhin schließen und einen Magnetschalter 140 für niedrigen Druck erregen bzw. (Kontakte 2CR2) ein Relais ACR für schnellen Vorschub, letzteres jedoch nur dann, wenn Kontakte 1TDS und CRE3 geschlossen sind. Beim Ansprechen des Relais 4CR schließen dessen Kontakte 4CRi, wodurch ein Magnetschalter 138 für hohen Druck erregt wird. Ferner schließen zweite Kontakte 4CR2 des Relais 4CR, wodurch ein Relais 5CR erregt wird, dessen Kontakte 5CRl daraufhin schließen, so daß aus einer Gleichstromquelle 206 über Anschlußleitungen 207 und 215 ein Gleichstrom für den elektrolytischen Honvorgang zu fließen beginnt.

Der Konus zum Ausfahren der Honsteine trägt an seinem oberen Ende einen Kolben, der über eine Leitung 134 und davon abzweigende Leitungen 134a und 134b mittels eines Steuerventils 139 mit niedrigem Druck und mittels eines Steuerventils 137 mit hohem Druck beaufschlagbar ist, um die Honsteine auszufahren. Ein weiteres Steuerventil 141 beaufschlagt die entgegengesetzte Seite des Kolbens über eine Leitung 133 mit Druckluft, um ein Zurückziehen der Honsteine zu ermöglichen. Die genannten Steuerventile werden durch die Magnetschalter 138,140 und 142 betätigt und besitzen jeweils einen Eingang, der mit Druckluft P beaufschlagbar ist, sowie einen zweiten Eingang, an welchem der Atmosphärendruck A vorhanden ist.

Vorausgesetzt, daß ein in F i g. 22 links unten gezeigter Schalter 604, der als Zykluswählschalter dient, so eingestellt ist, daß der Honvorgang nach Ablauf einer gewissen Zeit beendet wird, so schließt das Relais 4CR auch dritte Kontakte 4CR3, so daß ein Zeitrelais 1TD anzieht. Nach Ablauf des Zeitrelais werden dessen Arbeitskontakte 1 TDi und 1 TDl geschlossen, so daß ein Zeitendrelais 2TD anzieht und ein Magnetschalter 142 erregt wird, was zur Folge hat, daß die Honsteine, wie dies weiter unten noch erläutert werden wird, mit geringerem Druck gegen die Werkstückoberfläche gepreßt werden als zuvor. Gleichzeitig werden die Hochdruckförderung und der Gleichstrom unterbrochen, und zwar durch das öffnen eines Ruhekontaktes 17733 des Zeitrelais, das daraus resultierende Abfallen des Relais 4CR und das öffnen der Kontakte 4CRl und 4CR2 desselben sowie auf Grund des durch das öffnen der Kontakte 4CR2 verursachte Abfallens des Relais 5CR, dessen Kontakte 5CRl daraufhin öffnen. Anschließend wird der Honvorgang bei niedrigem Anpreßdruck der Honsteine und ohne elektrolytische Materialabtragung fortgesetzt, bis das Zeitendrelais abgelaufen ist, womit der Honzyklus beendet ist.

Nimmt der Zykluswählschalter 604 eine Stellung ein, in welcher der Honvorgang nach Erreichen einer gewissen Abmessung der Bohrung beendet wird, so zieht das Zeitendrelais 2TD beim Schließen von Arbeitskontakten CREi an, wenn die zu honende Werkstückoberfläche die gewünschte Abmessung aufweist, sofern diese Abmessung erreicht wird, ehe das Zeitrelais abgelaufen ist. Wird die gewünschte Abmessung vor Ablauf des Zeitrelais erreicht, so werden die Ruhekontakte CR£3 geöffnet, so daß der schnelle Vorschub und der Gleichstrom unterbrochen werden. Es versteht sich, daß an Stelle der beschriebenen Steuerung oder zusätzlich auch Handsteuerungen vorgesehen sein können.

Ferner wird aus der vorstehenden Beschreibung deutlich, daß Honwerkzeuge gemäß der Erfindung nicht nur zum Honen von Bohrungen eingesetzt werden können, sondern auch zum Honen der Außenflächen von Werkstücken, wobei jedoch die Honsteine und die Kathodenkörper in radialer Richtung nach innen gegen das Werkstück verstellt werden. Dabei können wieder entsprechende Meßeinrichtungen bzw. Distanzhalter verwendet werden, wie sie vorstehend beschrieben wurden.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Honwerkzeug zum elektrolytischen Honen mit einem Honwerkzeugkörper mit in radialer Richtung verstellbaren Honsteinen und mit in radialer Richtung verstellbaren Kathodenkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenkörper (414) unabhängig von den Honsteinen (399) in radialer Richtung verstellbar sind.

2. Honwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenkörper (414) mit isolierenden Distanzhaltern (417) versehen sind.

3. Honwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzhalter (417) gegenüber den Kathodenkörpern (414) einstellbar sind.

4. Honwerkzeug nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenkörper (414) in radialer Richtung mechanisch vorspannbar sind.

5. Honwerkzeug nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzhalter Diamanten (417) oder Keramikkörper sind.

6. Honwerkzeug nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kathodenkörper (414) Bestandteil einer Meßvorrichtung (406 bis 417, 425, 426) ist.